自养新陈代谢

自养细菌合成他们所有的细胞成分使用二氧化碳作为碳源。最常见的途径合成有机食品化合物从二氧化碳还原磷酸戊糖(卡尔文)循环,还原三羧酸循环,乙酰辅酶a途径。卡尔文循环,阐明美国生物化学家梅尔文卡尔文其中最广泛分布的通路,在植物、藻类、光合细菌和大多数有氧lithoautotrophic细菌。卡尔文循环的关键步骤的反应核酮糖1,5-bisphosphate与二氧化碳,3 -磷酸甘油酸的收益率两个分子前体葡萄糖。这对细胞周期是非常昂贵的能源,这样glyceraldehyde-3-phosphate要求的一个分子的合成消费九分子ATP和电子供体的六个分子的氧化,降低烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的形式。自养的行为取决于细胞进行光合作用的能力或有氧呼吸新陈代谢,这是唯一的过程能够提供足够的能量来维持碳固定。

有氧中非光合lithoautotrophs那些细菌不仅使用二氧化碳作为唯一碳源,而且从无机化合物生成能量(电子给体)氧气作为电子受体。这些细菌分类学的多样化的和通常定义的捐赠者,他们使用。例如,欧洲亚硝化单胞菌氧化氨(NH₄⁺亚硝酸盐),硝化菌属winogradskyi氧化亚硝酸盐,硝酸。硫杆菌氧化硫代硫酸盐和元素硫来硫酸,答:ferrooxidans氧化亚铁离子铁形式。这允许不同的氧化能力答:ferrooxidans容忍高浓度的许多不同的离子,包括铁、铜、钴、镍和锌。所有这些类型的细菌似乎专性无机生物和无法使用有机化合物在很大程度上如此。一氧化碳(CO)氧化为二氧化碳Oligotropha carboxidovorans,氢气体(H₂)被氧化,产碱杆菌属eutrophus一个较小的程度上,由其他细菌。

代谢能量是可以从这些电子给体的氧化主要使用的异养生物呼吸的一样,把电子从一个有机分子氧。作为电子传递氧的电子传递链,在生成一个质子梯度细胞膜。这种梯度是用于生成分子ATP。其他反应出现在lithoautotrophs那些用于移除从无机电子供体和二氧化碳固定。

光养新陈代谢

上的生活地球依赖于转换的太阳能细胞能量的过程光合作用。光合作用利用颜料的一般过程叶绿素从太阳吸收光能量和释放的电子更高的能量水平。这个电子通过电子传递链,一代的能量形成的质子梯度和伴随的三磷酸腺苷合成。电子最终返回到叶绿素。这个循环反应路径可以满足细胞的能源需求。细胞的生长,然而,二氧化碳固定的卡尔文循环必须被激活,必须转移到代数余子式和电子辅酶ii形成NADPH,这是需要大量的操作周期。因此,光养细胞生长要求的电子可以更换电子消费在生物合成反应。

光合生物分为两大类根据这些电子的来源的性质。一组包括高等植物、真核生物藻类和蓝细菌(蓝绿藻);这些生物含有叶绿素和使用水作为电子源反应生成氧气。人们认为18亿年前前任全球的蓝藻产生了足够的氧气开始允许发展的更高形式的生命。Oxygen-evolving光合作用需要两个独立的吸光系统的行动来提高电子的能量从水到足够高的水平转移到辅酶ii。因此,两个不同的光反应中心出现在这些生物,一个能造点儿氧气的反应和其他能源的循环过程。蓝藻,光反应中心包含叶绿素a。光合器还包含其他吸光色素作为天线捕获光能量并将其传输到反应中心。蓝藻天线包括额外的叶绿素分子,能量转移到循环反应中心,和藻胆体,